CS275825B6 - Circuit for video signal noise rejection - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení pro potlačení šumu videoeignálu. například jasového signálu reprodukčního videozařízení, jehož vstupní svorka kmitočtově demodulovaného signálu je připojena ke vstupu dolnofrekvenční propusti, jejíž výstup je připojen ke vstupu obvodu deemfáze, jehož výstup je připojen ke vstupu obvodu pro potlačení šumu odčítáním.

V minulosti bylo v oboru reprodukčních zařízeni videosignálu, například televizních přijímačů nebo videomagnetofonů, provedeno mnoho zlepšeni pro zvýšeni jekoeti obrazů na stínítku obrazovek těchto zařízeni. Oak je dobře známo, ostrost a poměr signál/Šum jsou zvláště důležité faktory pro zvýšení jakosti obrazu.

Ostrost obrazu je ovllvřiěna kmitočtovými charakteristikami, tj. odezvou reprodukčních obvodů v televizi nebo videomagnetofonech na tvar signálu. Tak například jsou-ll zmíněná charakteristiky pro náběžnou a závěrnou hranu pulzních signálů nedostatečné, potom výsledný obraz na stínítku obrazovky má nevyhovující ostrost. Oak je známo, jasový signál je obsažen v pásmu kmitočtově modulovaných signálů složeného videosignálu spolu s jinými signály, například se signálem barev. Odezva na tvar signálu reprodukčního obrazového obvodu je určena přenosovou charakteristikou obvodu. Tudiž k získání dobré odezvy na tvar signálu je nutné rozšířit kmitočtové pásmo přenosu reprodukčního obrazového obvodu. Zejména je žádáno rozšířit toto pásmo na pokud možno nejvyšši kmitočet.

Bylo učiněno mnoho pokusů ke zlepšeni impulzni přenosové charakteristiky reprodukčních obrazových obvodů. Nicméně bylo obtížné dalši zlepšováni impulznich přenosových charakteristik protože přenosové kmitočtové pásmo reprodukčních obrazových obvodů bylo roztaženo na poměrně široký rozsah jako výsledek předešlého pokroku v navrhováni obvodů. Zejména zvýšeni jakosti videomagnetofonů zlepšováním impulznich přenosových charakteristik se stalo obtížným. To je zpfleobeno skutečnosti, že přenosové kmitočtové pásmo reprodukčních obrazových obvodů ve videomagnetofonech je omezeno na menší šířku než je rozsah takových obvodů v televizních přijímačích.

V souhlase s těmito skutečnostmi pokusy o zlepšeni jakosti obrazu byly prováděny z hlediska poměru aignál/šum obrazu na stínítku obrazovky. Zvýšeni poměru signál/šum obrazu bývá však doprovázeno zúžením přenosového kmitočtového pásma, tj. zhoršením impulzni přenosové charakteristiky pro reprodukci obrazu. Tak například pokusíme-li se zlepšit poměr signál/Šum, zejména ve videomagnetofonech, zhorší se impulzni přenosové charakteristiky tak, že se objeví značný šum na náběhové nebo závěrné hraně pulzních signálů, například jasových signálů v pásmu kmitočtově modulovaných signálů složeného videosignálu. Oe tedy důležité zvýšit poměr signál/šum při zachováni impulznich přenosových charakteristik ne předepsané úrovni.

Osou známy tyto tři způsoby pro zvýšeni poměru signál/šum u obrazů ve videomagnetofonech:

- zvýšeni zesíleni výšek preemfáze v záznamovém zařízeni, tj. před reprodukci obrazu;

- zvýšeni potlačeni šumu obvodu pro potlačeni šumu v reprodukčním obrazovém zařízeni;

- zvýšeni složky signálu s poměrně vysokým poměrem noená/šum ve kmitočtově modulovaném signálu, jinak řečeno složky signálu nízkého kmitočtu, které je nižší než nosný signál, pro zvýšeni poměru signál/šum signálu základního pásma po demodulaci kmitočtově modulovaného signálu,

Pokusime-li se zvýšit míru zvýraznění vysokých kmitočtů podle prvního způsobu, některé kmitočtové složky signálu při odřezáni bilé úrovně i černé úrovně procházejí, takže impulzni přenosová charakteristika se zhorši.

Pří druhém způsobu obvod pro potlačeni šumu vyloučí složku vysokého kmitočtu z videosignálu, obrátí fáze vyloučených signálů po omezeni amplitudy složky vysokých kmitočtů omezovačem a potom přidá vyloučené signály k původnímu videosignálu. Takto ja šum s nízkou úrovni a vysokým kmitočtem v původním videosignálu potlačen, Pokusime-li se zvýšit míru potlačení, poměr signál/šum se zlepši u plochých částí signálu. Není však odstraněn šum ve strmých částech signálu, kde se signál měni skokem s velkou amplitudou a tedy se složkou o vysokém kmitočtu. Toto se může stát například v části, kde se signál měni z černé úrovně na bílou úroveň. Kromě toho vzrůstá modulace takového šumu. Tudiž se zhorši impulzni ’ přenosové charakteristiky a šum ve strmé části signálu se stane výraznějším.

Při třetím způsobu, když vzroste složka signálu nízkého kmitočtu, která Je nižši než nosný signál,nastane mnohem snadněji inverze obrazového signálu mezi černou úrovní a bílou úrovni a současně se zhorši jakost obrazu v části, kde se černá úroveň měni na bílou úroveň. Přesněji řečeno, část signálu, kdy se mění z černé úrovně na bilou úroveň, Je tou části, kdy nosný signál kmitočtově modulovaného signálu se pohybuje u nejvyššiho kmitočtu. Následkem toho poměr nosná/šum signálu se zhorší v proměnlivá části signálu.

Z toho důvodu ve třetím způsobu, který nepoužívá složku signálu s nízkým poměrem nosná/ šum, jako výše zmíněné způsoby, ačkoliv poměr signél/šum je v ploché části signélu zlepšen, zhorši se proměnlivá část signálu, kde se signál mění z černé úrovně na bilou úroveň. Sednou z přičiň zhoršeni signálu je skutečnost, že nosný kmitočet, který je ekvivalentní kmitočtu v proměnlivé Části signálu. Je umístěn na horním konci přenosového pásma kmitočtově modulovaného signálu. Tudíž je třeba zamezit použiti složek s nízkým poměrem nosná/šum. To znamená, že při třetím způsobu amplituda i fáze kmitočtově modulovaných signálů Jevi aklon ke zkresleni v přenosové dráze. Výsledkem Je, že se zhorši proměnlivá část signálu z černé úrovně na bílou úroveň, takže se šum v této proměnlivé části signálu stane výraznějším.

□ak bylo vysvětleno výše, pokusime-li se zlepšit poměr signál/šua jasového signálu v dosavadních videomagnetofonech, zhorši se impulzni přenosové charakteristiky a navic podstatně vzroste šum ve strmé části signálu. Poměr signál/šum může být tudíž ustaven na kompromisní hodnotě. Důsledkem Je, že dosavadní videomagnetofony máji nedostatek spočívající v tom, že poměr signál/Šum se zhoršuje v té části signálu, kde nastává změna z černé úrovně na bilou úroveň.

Uvedená nedostatky odstraňuje zapojeni pro potlačeni Sumu videosignálu, Jehož vstup ni svorka kmitočtově deaodulovanóho eignálu je připojena ke vstupu dolnofrekvenčni propusti, jejiž výstup je připojen ke vstupu obvodu deemfáze, jehož výstup Je připojen ke vstupu obvodu pro potlačeni šumu odčítáním podle vynálezu jehož podstata spočívá v tom, že výstup dolnofrekvenčni propusti Je připojen ke vstupu obvodu deemfáze přes obnovovací obvod špiček videosignálu a přes ořezávaci obvod šum obsahujících špiček videosignálu.

Očinek zapojeni podle vynálezu spočívá v tom, že šum vznikající na náběhové hraně jasového signálu Je odstraněn oříznutím v ořezávacim obvodu bílé úrovně a část odstraněna oříznutím je vykompenzována rozšířením v obnovovacím obvodu. Z toho důvodu může být zapojením podle vynálezu poměr signál/šum zlepšen bez zhoršení přenosových charakteristik a tedy může být získán vysoce jakostní obraz prostý šumu v oblasti, kde se jasový sig nál měni z černé úrovně na bilou úroveň.

Vynález je znázorněn na výkrese, kde obr. 1 Je blokové zapojeni podle vynálezu, na obr. 2 diagram tvaru signálů zpracovaných zapojením podle vynálezu, na obr. 3 principiální zapojeni podle vynálezu a na obr. 4 diagram tvaru signálů zpracovaných zapojením podle vynálezu.

V obr. 1 je vstupní svorka Sl kmitočtově modulovaného signálu připojena ke vstupu frekvenčního demodulačnlho obvodu 11. Výstup demodulačniho obvodu 11 je připojen přes dolnofrekvenčni propust 12 ke vstupu obnovovacího obvodu 14 pro rozšířeni úrovně, jehož výstup S4 Je připojen k ořezávecimu obvodu 13 bílé úrovně, jehož výstup je připojen k vstupu S3 obvodu deemfáze.

Diagramy tvaru signálů v zapojeni podle obr. 1 jsou znázorněny v obr. 2. Jasový signál S2, jak ukazuje graf (a) v obr. 2, je napřed rozšířen v úrovni amplitudy v obnovovacím obvodu 14‘pro rozšíření úrovně, takže vznikne signál S4 znázorněný grefem (b) v obr. 2. Pří rozšířeni Je šuaový signál N na náběhové hraně jasového signálu S2 rovněž rozšířen, jak-ukazuje graf (b) v obr. 2, - .

Obr. 3^ znázorňuje tělesné vytvořeni_obnovovaciho- obvodu 14 pro rozšířeni úrovně a ořezávaciho obvodu 13 bílé úrovně z obr. 1. V Obr. 3 obnovóvaci obvod 14 pro rozšiřeni

-úrovně sestává ze Títyň PNP tranzistorů £1, Q2, (J3, £4, /diody 02 a indukčnosti 121 a kondenzátoru C24. Čtvrtý~ĚNP tranzistor §4 tvoři spolu s diodou 03 ořezávaci obvod 13 bilé

CS 275825 86

-r úrovně. V obnovovacím obvodu 14 tvoří první tranzistor Ql. vstupní oddělovací zesilovač BA3 spolu s odporem R22 přadpěti báze a s eraitorovým zatěžovacim odporem R23. Báze prvního tranzistoru Ql je přes odpor R22 předpěti báze připojena k zemni svorce G. Kolektor prvního tranzistoru Ql je spojen přímo se zemni svorkou G. Emitor prvního tranzistoru Ql je přee zatěžovaci odpor R23 připojen ke svorce PS zdroje napětí Vcc. Dále je emitor prvního tranzistoru Ql připojen přes sériové spojeni vazebního kondenzátorů C21 a odporu R24 připojen k bázi druhého tranzistoru Q2.

Druhý tranzistor Q2 a třetí tranzistor Q3 tvoři zesilovač HGA neinverzniho typu s vysokým ziskem se zpětnovazebním odporem R24, emitorovými odpory R25 a R26, kolektorovým zatěžovacim odporem R26, odpory R29 a R30 předpěti baze a kondenzátorem C22. Emitory druhého tranzistoru Q2 a třetího tranzistoru Q3 jsou spolu spojeny přee odpor R27 a Jeou spojeny dále přee emitorové odpory R25 a R26 ae svorkou PS zdroje napěti. Kolektor druhého tranzistoru Q2 je spojen přimo se zemni svorkou G. Kolektor třetího tranzistoru Q3 Je spojen přes kolektorový zatěžovaci odpor R28 se zemni svorkou G. Baze třetího tranzistoru Q3 je přes paralelní spojeni odporu R30 předpěti báze a kondenzátorů C22 spojena se zemni svorkou G. Dále je báze třetího tranzistoru Q3 spojena přes zpětnovazební odpor R24 s bází druhého tranzistoru Q2. Kolektor třetího tranzistoru Q3 je přes vazební kondenzátor C23 spojen 8 bázi čtvrtého tranzistoru Q4. Báze čtvrtého tranzistoru g4 Je přes odpor R32 předpěti báze spojena se zemni svorkou G. Dále je báze čtvrtého tranzistoru Q4 spojena přes dalěi odpor R31 předpěti báze se svorkou PS zdroje napěti. Emitor čtvrtého tranzistoru Q4 Je přes emitorový odpor R34 spojen 9Θ zemni svorkou G. Emitor čtvrtého tranzistoru Q4 Je dále spojen s katodou diody 02. Anoda diody 02 je přes sériová spojení indukčnosti L21 e kondenzátorů C24 spojena se zemni svorkou G, Sériové spojeni indukčnosti L21 a kondenzátoru C24 tvoři zahrocovací obvod pro náběhovou hranu jasového signálu, jak bude vysvětleno dále. Dále je anoda diody D2 spojena přes odpor R35 a jeji katodou. Kolektor čtvrtého tranzistoru Q4 js přes kolektorový zatěžovaci odpor R33 spojen se svorkou PS zdroje napětí. Dála Je kolektor čtvrtého tranzistoru Q4 spojen s bázi třetího tranzistoru Q3 v obnovovacím obvodu 14 přes diodu D3 pro zpětnou vazbu signálu. Kolektor čtvrtého tranzistoru Q4 je dále spojen s výstupní svorkou OUT obvodu.

Nyni bude popsána činnost zapojeni podle obr. 3. Oasový signál S2 základního pásma vystupujici z dolnofrekvenčni propusti 12 je přiveden do zesilovače HGA neinverzniho typu s vysokým ziskem přes vstupní oddělovači zesilovač BA3 e vazební kondenzátor C21. Polarita Jasového signálu S2 na svorce P21 mezi vazebním kondenzátorem C21 a druhým tranzistorem Q2 Je záporná, jak Je patrno z grafu (a) v obr. 4. V zesilovači HGA ss ziská zesílený Jasový signál S2* patrný z grafu (b) v obr. 4 na svorce P22 mezi vazebním kondenzátorem C23 a bázi čtvrtého tranzistoru £4. Zesílený Jasový signál S2* Je přiveden na čtvrtý tranzistor Q4. Dioda 02 se uvede do vodivého stavu, když Je na ni přivedena úroveň velké amplitudy náběhové hrany jasového signálu 52'. De tedy provedeno zahroceni náběhové hrany Jasového signálu S2' sériovým spojením indukčnosti L21 a kondenzátorů C24, tj. sériovým rezonančním obvodem PE. De-li rezonanční kmitočet sériového rezonančního obvodu PE nastaven asi na 1 MHz, což je nejvíce střední složka náběhové hrany jasového signálu S2', je rozšířena úroveň amplitudy náběhové hrany jasového signálu S2'. Výsledkem je, že se ziskó signál S4 znázorněný grafem (c) v obr. 4. Polarita rozšířeného jasového signálu S4 se zrněni na kolektoru čtvrtého tranzistoru Q4, Jak Je patrno z grafu (c) v obr. 4. Když Je přivedena náběhová hrana jasového signálu S2', je potenciál kolektoru čtvrtého tranzistoru Q4 co nejblíže k napěti Vcc zdroje. Tudiž Je náběhová hrana jasového signálu S4 odříznuta na předepsané úrovni blízké napěti Vcc zdroje. Výsledkem je výstupní signál S3 znázorněný grafem (d) v obr. 4, získaný na výstupní svorce OUT. Oak je patrno z průběhu odříznutého Jasového signálu S3 znázorněného grafem (d) v obr. 4. Je odstraněn šumový; signál N objevující se na vrcholu náběhové hrany rozšířeného jasového signálu S4 a náběhová hrana oříznutého jasového signálu S3 má dostatečnou amplitudu p-rostou šumu N.

Odborníkovi školenému v oboru je zřejmé, že v rámci myšlenky vynálezu mohou být v popsaném zapojeni, uvedeném jako jeden přiklad provedeni vynálezu, provedeny rozličné změny a obměny a dosazeny ekvivalentní prvky aniž by ee vybočilo z rámce myšlenky vynálezu.

Claims (1)

1. Zapojeni pro potlačení šumu videosignálu, jehož vstupní svorka kmitočtově demodulovaného signálu je připojena ke vstupu dolnofrekvenčni propusti, jejíž výstup je připojen k vstupu obvodu deemfáze, jehož výstup je připojen k vstupu obvodu pro potlačením šumu odčítáním, vyznačující se tim, že výstup (S2) dolnofrekvenčni propusti (12) je připojen k vstupu (S3) obvodu deemfáze přes obnovovací obvod (14) špiček videosignálu a přes ořezévacl obvod (13) šum obsahujících špiček videosignálu.